thuyet minh thep 2 (son)_2
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (804.52 KB, 54 trang )
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
án môn HC KT CU thép S 2
(THIT K KHUNG NGANG nhà công NGHIP 1, TNG 1 NHP)
******
Phần thuyết minh
tính toán
Phần I: Sơ bộ về kết cấu khung thép cần thiết Kế
Trong những năm gần đây, cùng với sự phát triển của công nghiệp
chế tạo vật liệu thép và sự tiến bộ của các công nghệ thi công, công
trình nhà công nghiệp sử dụng kết cấu dạng khung thép tiền chế
tiết diện đặc ở nớc ta ngày càng tăng. Đáp ứng tình hình đó, bộ
môn Kết cấu Thép - Gỗ trờng ĐH Kiến trúc HN đã tổ chức những
nhóm sinh viên tìm cách thiết kế dạng kết cấu trên.
Nhà công nghiệp yêu cầu thiết kế là nhà công nghiệp một tầng
một nhịp. Khung ngang đợc làm bằng thép tiền chế tiết diện chữ I
thay đổi phù hợp với nội lực trong khung theo chiều dài nhịp. Khung
gồm hai bộ phận chính là Cột khung liên kết ngàm với Dầm khung.
Khung ngang liên kết ngàm với móng.
* Nhiệm vụ chính của đồ án:
1. Với các kích thớc và tải trọng cần thiết kế, xác định kích thớc
tiết diện khung.
Tiêu chí:
+ Đảm bảo điều kiện cờng độ.
+ Đảm bảo điều kiện biến dạng.
+ Đảm bảo điều kiện ổn định.
+ Tiết kiệm vật liệu.
+ Chế tạo đơn giản.
2. Với khung nh thiết kế, tính toán các chi tiết liên kết: CộtDầm; Dầm-Dầm; Cột-Móng).
* Những nhận định cơ bản:
Khung thép trên thực chất chính là loại kết cấu bằng thép có tiết
diện thay đổi nh đã đợc học trong môn Kết cấu thép tại trờng và
giải pháp liên kết ngàm tại móng là giải pháp thông minh để có đợc
mặt bằng sản xuất rộng rãi nhất.
Tuy nhiên vấn đề cơ bản đặt ra là :
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:1
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
Kết cấu thay đổi tiết diện thì độ cứng sẽ thay đổi, Giải quyết
vấn đề này nh thế nào?
Làm thế nào để biết đợc sự biến thiên của nội lực trong các tiết
diện khung?
Làm thế nào để tiết kiệm đợc càng nhiều càng tốt vật liệu mà
chế tạo lại đơn giản nhất?
Thay đổi tiết diện nhng thay đổi nh thế nào? Tại đâu? Có thể
có những tiết diện không đủ khả năng chịu lực thì sao?
* Quá trình t duy - phơng pháp thiết kế:
Trớc hết ta thấy các vấn đề trên có thể thực hiện đợc bằng những
kiến thức đã đợc trang bị trong trờng. Những định hớng, khống chế
cơ bản phải tuân theo sự hớng dẫn của GVHD.
Tiết diện kết cấu thay đổi thay đổi thì J sẽ không thể cố định
tuy nhiên dầm và cột khung vẫn phải có một độ cứng nào đó. Vậy
ban đầu ta sẽ giả thiết trớc về tỉ lệ độ cứng giữa dầm khung và cột
khung.
Giải quyết vấn đề nội lực, chúng ta đã có một phơng pháp truyền
thống để giải các bài toán không tuyến tính đó là phơng pháp
chia nhỏ đối tợng, áp dụng vào trờng hợp này, nội lực trong dầm,
cột ứng với các trờng hợp tải trọng sẽ đợc xác định từ nhiều các mặt
cắt tại các vị trí khác nhau và đợc đa vào tổ hợp trong bảng tại các
tiết diện có vị trí tơng ứng. Nội lực có giá trị lớn nhất tại mỗi tiết
diện lấy từ bảng tổ hợp sẽ đợc chọn để đa vào thiết kế.
Sau khi đã có kích thớc cụ thể của các tiết diện, ta sẽ tiến hành
thay đổi tiết diện theo các đoạn có kích thớc biến đổi tuyến tính.
Sẽ có nhiều các phơng án thay đổi tiết diện khác nhau cho ta các
hình dạng khác nhau và trọng lợng khung sẽ khác nhau.
Để có các số liệu ban đầu, ta phải giả thiết trớc trọng lợng khung
theo kinh nghiệm. Sau khi có tiết diện khung sơ bộ tức là đã có
tĩnh tải gần với thực tế. So sánh với tĩnh tải giả thiết nếu chênh lệch
nhiều thì thiết kế lại đến khi chênh lệch không nhiều.
Tiết diện luôn phải đợc kiểm tra về cờng độ, độ võng và đỗ ổn
định.
Các khung lại đợc thiết kế nh vậy với các tỉ lệ độ cứng giữa dầm
và cột khác nhau.
Mỗi thông số thay đổi cho ta một phơng án. Việc thiết kế sẽ xoay
vòng chính xác dần.
Các phơng án sẽ đợc so sánh và phơng án tiết diện đợc chọn theo
ý kiến chủ quan sẽ là phơng án hội tụ nhiều nhất các tiêu chí nh đã
đặt ra.
* Một số giới hạn
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:2
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
Thực tế cho thấy thực hiện đợc những điều trên đòi hỏi khối lợng tính toán tơng đối lớn. Để giảm bớt khối lợng tính toán cho sinh
viên, các thầy cô giáo trong bộ môn đã cho phép giả thiết trớc độ
cứng của Dầm khung và Cột khung bằng nhau. Nhà công nghiệp chỉ
một tầng, một nhịp, có cầu trục.
* Công cụ thực hiện:
Các bớc tính toán thiết kế đợc thực hiện chủ yếu bằng phần mềm
EXCEL, mỗi bớc tính sẽ đợc lập thành một bảng, trong bảng đó sẽ có
những cột tơng ứng với các thông số có thể thay đổi đợc, điều cơ
bản là ta liên tục thay đổi các thông số để so sánh và chọn đợc phơng án khung tốt nhất với tiêu chí đặt ra. Tập hợp các bảng sẽ tạo
thành một dây chuyền mà đầu vào là các yêu cầu thiết kế và đầu
ra là sản phẩm khung thép .
Nội lực và tiết diện còn đợc kiểm tra bằng phần mềm SAP 2000.
Các phần mềm Microsoft Word 2007 và AutoCAD 2007 dùng để
trình bày thuyết minh và thể hiện bản vẽ.
* Lý thuyết áp dụng:
Các kiến thức về tính toán và thiết kế Kết cấu thép; một số kiến
thức về Cơ học kết cấu và Sức bền vật liệu.
Phần II: tính toán
Số liệu cho trớc
Nhịp
khung
L (m)
Bớc
khung
B (m)
Cao
trình
đỉnh
ray
H1 (m)
Sức
nâng
cầu trục
Q (T)
Độ dốc mái
i%
24
6
6,9
10
10
Vùng gió
IIIB địa hình
B
Nhiệm vụ thiết kế
Thiết kế khung ngang nhà công nghiệp một tầng, một nhịp, với
các số liệu sau:
- Xà ngang tiết diện thay đổi (chữ I)
- Số lợng cầu trục:
- Sức nâng của cầu trục:
2
(chiếc)
Q
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:3
(T)
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
- Chế độ làm việc trung bình
- Nhịp khung:
L
- Chiều dài nhà:
108( m)
- Bớc cột:
B
(m)
(m)
- Cao trình đỉnh ray:
H1 (m)
- Mái lợp bông chống nóng bằng bông thuỷ tinh
- Độ dốc máI (lợp tôn):
i
(%)
f = 23 kN/cm2;
- Vật liệu thép CT38s có:
fv = 12kN/cm2;
fc = 38kN/cm2
- Mô đun đàn hồi E 2.3105 MPa
- Hàn tay, dùng que hàn N42
- Tải trọng, hệ số vợt tải lấy theo TCVN 2737:1995
- Bê tông móng cấp độ bền B20 có Rb=1.15 kN/cm2
- Vật liệu bulông liên kết và bulông neo tự chọn
A.Chọn sơ đồ kết cấu:
Sơ đồ kết cấu khung ngang nhà công nghiệp
300
10%
+6.900
q =10 t
24000
a
b
Sơ đồ khung ngang nhà
1. Các thông số về cầu trục
a. Cầu trục
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:4
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
- Do sức trục của cần trục là 10T<30T nên chọn khoảng cách từ
mép ngoài cột đến trục định vị là a = 0 và khoảng cách từ trục
định vị đến trục ray cầu trục là = 750mm.
LK =L-2=24-20.75=22.5 m
- Nhịp cầu trục:
- Dựa vào sức trục Q = 10T và nhịp cầu trục L K = 22.5(m) ta có
bảng thông số cầu trục lấy theo phụ lục II.13 - trang 87 (Thiết kế
khung thép nhà công nghiệp một tầng, một nhịp - Trờng Đại học
Kiến trúc Hà nội):
Sức
trục
Q(T
)
10
Nhị
p
Kích thớc gabarit
chính
cầu
(T)
(mm)
trục
Lk(m
Trọng lợng
Zmi
Hk
)
22.5 96
0
Bk
K
n
18 390 320
0
0
áp lực bánh
xe
lên ray (kN)
Cầu
Xe
trục(G)
8.36
con(Gxc)
0.803
Pmaxc
Pminc
70.7
21.1
0
x
200
x
750
y
50
y
200
Pmax
K=3200
B=3900
Dầm cầu trục, Ray, Gabarit cầu trục
b. Dầm cầu trục
- Dầm cầu trục:
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:5
Pmax
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
+Từ bớc cột và các thông số của cầu trục ta chọn dầm tiết diện
1 1 1 1
B
7000 875700 mm
chữ I; định hình cao
8 10 8 10
+ Sơ bộ chọn Hdct = 750mm.
- Chọn sơ bộ khối lợng dầm cầu trục là: 1kN/m.
c. Ray và lớp lót ray
- Lấy chiều cao ray và lớp đệm, bụng C gia cờng lấy sơ bộ
khoảng: Hr 200 mm
2. Các kích thớc chính của khung ngang
a. Theo phơng đứng
- Chiều cao từ mặt ray cầu trục đến đáy xà ngang:
H 2 H k bk 0,96 0,3 1, 26 m
Với bk= 0,3 m - khe hở an toàn giữa cầu trục và xà ngang
Chọn H2= 1,3 m
- Chiều cao của cột khung, tính từ mặt móng đến đáy xà
ngang
H H1 H 2 H 3 6,9 1,3 0 8, 2 m
H3 - phần cột chôn dới nền, H3=0 m bằng bê tông
- Chiều cao phần cột trên tính từ vai cột đỡ dầm cầu trục đến
đáy xà ngang:
H t H 2 H dct H r 1,3 0, 6 0, 2 2,1 m
- Chiều cao phần cột dới tính từ mặt móng đến vai cột:
H d H H t 8, 2 2,1 6,1m
b. Theo phơng ngang:
Coi trục định vị trùng với mép ngoài của cột(a=0).Khoảng cách
từ trục định vị đến trục ray cầu trục:
L1
L Lk 24 22,5
0, 75m
2
2
Chiều cao tiết diện cột chọn theo yêu cầu độ cứng:
1 1 1 1
h H
8, 2 (0,57 0, 43)m
15 20
15 20
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:6
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
Chọn h=0,5m
Kiểm tra khe hở giữa cầu trục và cột khung:
z = L1 h =0,75-0,5=0,25m > zmin =0,18m
i = 10%
i = 10%
8200
6100
2100
300
+ 8,2
+ 6,1
q =10t
22500
0.00
24000
a
b
j1
j2
j1
2
j
+8200
đoạn xà 2
đoạn xà 1
j1
vi tri thay đổi
tiêt diện xà
+6100
6100
8200
2100
Mặt cắt ngang nhà
j1
0.00
4000
8000
8000
4000
24000
Sơ đồ tính khung ngang
c. Sơ đồ tính khung ngang
- Do sức nâng cầu trục không lớn nên chọn phơng án cột có tiết
diện không đổi với độ cứng là I1.Vì nhịp khung là 24m nên chọn
phơng án xà ngang có tiết diện thay đổi hình nêm, dự kiến vị trí
thay đổi tiết diện cách đầu xà 4 m. Với đoạn xà dài 4m , độ cứng
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:7
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
của cột là I1 và xà dới là I2 và xà trên là I3. Do nhà có cầu trục nên
chọn kiểu liên kết giữa cột khung với móng là ngàm tại mặt
móng( cốt 0.000). Liên kết giữa cột với xà ngang và liên kết tại
đỉnh xà ngang là cứng. Trục cột khung trùng với trục định vị để
đơn giản hoá tính toán và thiên về an toàn.Ta có sơ đồ tính khung
ngang nh hình 3.
5
3
6
4
1
2
đánh số phần t ử t hanh
3. Thiết kế xà gồ mái
Xà gồ mái chịu tác dụng của tải trọng tấm mái và trọng lợng bản
thân của xà gồ. Lớp mái và xà gồ đợc chọn trớc. Sau đó đợc kiểm tra
lại theo điều kiện bền và điều kiện biến dạng của xà gồ.
* Tấm lợp mái: Chọn nh sau:
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:8
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
B1 =s
x
x
a
15
20
t
hr
10
30
Hì
nh dạ ng t ấml ợ p mái
- Các thông số kỹ thuật:
Số hiệu
C10 - 1000 -
Chiều dày
Trọng lợng 1 tấm
(mm)
0.6
(kN/m2)
0.056
Diện tích 1tấm
(m2)
6
0.6
* Xà gồ: Ta chọn xà gồ hình chữ C là loại xà gồ đợc chế tạo từ
thép hình dập nguội
- Hình dạng và các thông số của xà gồ chữ C :Các thông số kĩ
thuật:
Tiết
Ix
Wx
Iy
Wy
Trọng lợng
diện
(cm4)
(cm3)
(cm4)
(cm3)
(kN/m)
8CS4 1 774.1
77.41
156.5
9
0
12.09
0.0893
05
9
102
200
21.2
2.7
Xà gồ chữc(8cs4x105)
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:9
Chiều
Diện
dày
tích
(mm)
(cm2)
2.7
11.48
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
6000
giằng xà gồ
xà gồ
xà ngang
24000
Mặt bằng bố trí xà gồ
16 xà gồ c(8cs4x105)
cột thép
c1
dct
c1
c1
dct
dct
dct
12000
dct
c1
150015001500150015001500
15001500150015001500150015001500
c1
B
k2
24000
k2
k2
k2
cầu trục 5T
12000
cầu trục 5T
k2
dct
a
c1
dct
c1
6000
dct
c1
6000
dct
dct
c1
6000
c1
6000
6000
6000
6000
119000
1
2
3
4
5
6
7
18
19
mặt bằng kết cấu nhà xƯởng
a. Tải trọng tác dụng lên xà gồ
- Tải trọng tác dụng lên xà gồ gồm: tải trọng tôn lợp mái, tải trọng
bản thân xà gồ và tải trọng do hoạt tải sửa chữa mái.
- Chọn khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt bằng là a = 1.5 m.
Khoảng cách giữa các xà gồ trên mặt phẳng mái là:
1.5
1.51 m
cos5.71
(Độ dốc i = 10 = 5.710)
*Tĩnh tải
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:10
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Vật liệu mái
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
Hệ số vợt
Tải trọng tiêu
Tải trọng tính
tải
chuẩn
toán
1.1
0.056(kN/m2)
0.062(kN/m2)
1 lớp tôn lợp mái
Xà gồ mái 8CS4
1.05
0.0893(kN/m)
0.094(kN/m)
105
* Hoạt tải: Hoạt tải sử dụng lấy ptc = 0.3 kN/m2 với hệ số vợt tải n =
1.3
ptt 0.31.3 0.39 kN/m2
*Tải trọng tác dụng lên xà gồ C 8CS4105
qtc 0.056 0.3 1.51 0.0893 0.627 kN/m
qtt 0.062 0.39 1.51 0.094 0.776 kN/m
b. Kiểm tra lại xà gồ đã chọn
Xà gồ dới tác dụng của tải trọng lớp mái và hoạt tải sửa chữa đợc
tính toán nh cấu kiện chịu uốn xiên.
Ta phân tải trọng tác dụng lên xà gồ C tác dụng theo 2 phơng với
trục x-x tạo với phơng ngang một góc = 5.71o
y
y
x
x
x
x
qy
y
q
qx
y
Mặt cắt xà gồ
Tải trọng tác dụng theo các phơng x-x và y-y là:
qxtc qtc cos 0.627cos5.710 0.624 kN/m
qytc qtc sin 0.627sin5.710 0.0624 kN/m
qxtt qtt cos 0.776cos5.710 0.772 kN/m
qytt qtt sin 0.776sin5.710 0.0772 kN/m
- Theo điều kiện bền:
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:11
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
x y
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
Mx My
f c
Wx Wy
Với: c = 1 hệ số điều kiện làm việc.
f 21 kN/cm2 - cờng độ của thép xà gồ.
Xà gồ tính toán theo 2 phơng đều là dầm đơn giản 2 đầu tựa
lên xà ngang mô men đạt giá trị lớn nhất ở giữa nhịp.
qxttB2 0.7726002 102
472,85 kNcm
Ta có: Mx
8
8
qyttB2
0.07726002 102
My
11,82 kNcm
32
32
tt
tt
qy
qx
6000
3000
mx
3000
my
b2
M =q
x
tt
8
b2
My=q
tt
32
Sơ đồ tính xà gồ theo phơng x-x và y-y
x y
472.85 11,82
5.205kN/cm2 f c 23kN/cm2
77.419 12.09
- Theo điều kiện biến dạng:
Công thức kiểm tra :
1
5.103
B
B 200
Trong đó: y - Độ võng của xà gồ ( khi có hệ giằng xà gồ )
tc
tc
y Các độ võng thành phần do qy ;qx gây ra tơng ứng
5 qxtcB4
5 0.624102 6004
0.798 cm
Ta có: y
384 EIx
384 2.3104 628.51
0.798
1.32103 5103
B 600
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:12
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
Vậy xà gồ C 8CS4105 đảm bảo điều kiện cờng độ và điều kiện
độ võng.
4. Tác dụng và cách bố trí hệ giằng mái, giằng cột
*Tác dụng của hệ giằng trong nhà công nghiệp dùng kết cấu
khung thép nhẹ:
- Bảo đảm tính bất biến hình và độ cứng không gian của hệ
khung.
- Giảm chiều dài tính toán của xà và cột khung theo phơng
ngoài mặt phẳng, từ đó tăng khả năng ổn định tổng thể cho
khung ngang.
- Truyền tải trọng gió và lực hãm cầu trục theo phơng dọc nhà
xuống móng.
- Bảo đảm cho việc thi công dựng lắp đợc an toàn và thuận
tiện.
a. Tác dụng của các hệ giằng
- Giằng mái:
+ Bảo đảm ổn định cho dàn theo phơng ngoài mặt phẳng
uốn .
+ Dàn gió chịu tác dụng của tải trọng gió theo phơng dọc nhà .
+ Hệ giằng dọc theo đầu cột tăng độ cứng theo phơng dọc
nhà và truyền tải trọng ngang nh tải trọng gió, lực hãm cầu trục ra
các khung lân cận.
- Giằng cột :
+ Bảo đảm sự bất biến hình học .
+ Bảo đảm độ cứng dọc nhà và giữ ổn định cho cột .
+ Tiếp nhận và truyền xuống móng các tải trọng tác dụng theo
phơng dọc nhà nh tải trọng gió lên tờng hồi, lực hãm dọc nhà của cầu
trục.
5. Tải trọng tác dụng lên khung ngang
a. Tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải)
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:13
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
- Độ dốc mái i = 10% = 5.71 ( sin = 0.099 ; cos = 0.995)
- Tải trọng thờng xuyên tác dụng lên khung ngang bao gồm trọng lợng các lớp mái, trọng lợng bản thân xà gồ, trọng lợng bản thân khung
ngang và dầm cầu trục.
- Trọng lợng bản thân các tấm lợp, lớp cách nhiệt và xà gồ mái lấy
bằng 0.15(kN/m2)
tc
- Trọng lợng bản thân xà ngang: sơ bộ chọn gxn 1 kN/m
Tổng tĩnh tải phân bố tác dụng lên xà ngang:
1,05.0,15.7
1,05.1 2,16 kN / m
0,995
- Trọng lợng bản thân tôn tờng và xà gồ tờng lấy sơ bộ là
g 0.15 kN/m2
Quy thành tải tập trung đặt tại đỉnh cột (bỏ qua mô men lệch
tâm):
1,05.0,15.7.8,2=9,48 kN .
- Trọng lợng bản thân dầm cầu trục, ray và các lớp đệm: Tải này
tác dụng lên vai cột, khi tính toán ta đa về tim cột dới dạng 1 lực tập
tc
trung và 1 mômen. Sơ bộ chọn gdct 1 kN/m
1,05.1.7=7,35( kN)
7,35( L1-0,5h) 7,35.0,5=3,675(kNm).
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:14
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
2.16kN/m
9.48kN
9.48kN
7.35kN
7.35kN
6100
8200
3.68kNm
3.68kNm
24000
Sơ đồ tính khung với tải trọng thờng xuyên (tĩnh tải)
2. Hoạt tải mái
Tải trọng hoạt tải xác định theo TCVN 2737-1995.
Trị số tiêu chuẩn của hoạt tải thi công hoặc sửa chữa mái (mái lợp
tôn) là
ptc = 0,3 kN/m2, hệ số vợt tải là n = 1,3. Quy đổi về tải trọng phân
bố đều trên xà ngang nh hình vẽ.
+ Hoạt tải tính toán
p tt
n. p tc .B 1,3 0,3 6
2, 74 (kN/m)
cos
0,995
2,74 kN/m
Hoạt tải mái nửa trái
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:15
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
2,74 kN/m
Hoạt tải mái nửa phải
3. Tải trọng gió
Tải trọng gió tác dụng vào khung ngang gồm hai thành phần là
gió tác dụng vào cột và gió tác dụng lên trên mái. Theo TCVN
2737 - 1995 . Phân vùng gió III-B có áp lực gió tiêu chuẩn W 0 =
1,25kN /m2 hệ số vợt tải là 1,2. Căn cứ vào hình dạng mặt bằng
và góc dốc mái các hệ số khí động xác định theo sơ đồ trong
bảng III.3 phụ lục + Nội suy.
h1 8, 2
0,342 , k=0,981
L 24
5, 710 ;
Ce1 0,377
Ce 2 0.4
Ce3 0,5
c =
e3 -0,5
c e2 =0.4
=
0.8ec
c e1 =0,377
Sơ đồ xác định hệ số khí động
Giá trị tính toán của thành phần tĩnh của tải trọng gió ở độ cao Z
so với mốc tiêu chuẩn tác dụng lên 1m 2 bề mặt thẳng đứng xác
định theo công thức:
q p .W0 .k .C.B
k: Hệ số kể đến sự thay đổi áp lực gió theo chiều cao, phụ thuộc
theo dạng địa hình, áp dụng dạng địa hình A
Tải trọng gió tác dụng lên cột:
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:16
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
3,376kN/m
3,582 kN/m
4,477 kN/m
7,164 kN/m
Phía đón gió :
1,2. 1,25. 0,995. 0,8. 6 = 7,164(kN/m)
Phía khuất gió : 1,2. 1,25. 0,995. 0,5. 6 = 4,477 (kN/m)
Tải trọng gió tác dụng lên mái :
Phía đón gió :
1,2. 1,25. 0,995. 0,377. 6 = 3,376
(kN/m)
Phía khuất gió : 1,2. 1,25. 0,995. 0,4. 6
= 3,582
(kN/m)
4,477 kN/m
3,582 kN/m
3,376 kN/m
7,164 kN/m
Tải trọng gió trái sang
Tải trọng gió phải sang
4. Hoạt tải cầu trục
a. Tải trọng thẳng đứng cầu trục.
áp lực thẳng đứng lớn nhất do cầu trục truyền lên vai cột D max
xác định theo đờng ảnh hởng phản lực.
tc
Dmax p . c .Pmax
.yi 1,1.0,85.70, 7. 1 0,54 0,9 0, 44 190,38 KN
tc
Dmin n.nc .Pmin
.yi 1,1.0,85.21,1. 1 0,54 0,9 0, 44 56,82 KN
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:17
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
Trong đó: nc = 0,85 là hệ số tổ hợp khi xét tải trọng do hai cầu
trục chế độ nhẹ hoặc trung bình.
Điểm đặt của Dmax, Dmin trùng với điểm đặt của dầm cầu trục.
Tải trọng này tác dụng lên vai cột khi tính toán ta đa về tim cột dới
dạng 1 lực tập trung và 1 mômen.
M max Dmax e 190,38.0,5 95,19 KNm M min Dmin e 56,82.0,5 28, 41 KNm
P
max
B = 3900
B = 3900
P
Pmax
max700 P
maxK = 3200
K = 3200
0,54
3200
2800
6000
1
700
0,9
3200
6000
0,44
2100
8200
6100
2100
Đờng ảnh hởng phản lực
190,38 kN
56,82 kN
95,19 kNm
28,41 kNm
8200
6100
2100
Dmax lên cột trái
56,82 kN
190,38 kN
28,41 kNm
95,19 kNm
Dmax lên cột phải
Sơ đồ tính khung với tải trọng đứng của cầu trục
b.Hoạt tải do lực hãm ngang cầu trục
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:18
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
Theo bảng thông số về cầu trục:
1
Tmax
0, 05 Q Gxc 0, 05 100 80,3
4,51 kN
n0
2
1
Lực hãm ngang Tmax
truyền lên cột đợc xác định theo đờng ảnh
hởng nh đối với Dmax:
tc
1
Tmax
nc .Tmax
.yi 0,85.4,51. 1 0,54 0,9 0, 44 11, 04 kN
1
Tmax n.Tmax
. 1,1.11, 04 12,15 kN
1300
Lực hãm đặt trên cột ở mặt trên dầm cầu trục và cách mặt vai
cột 0,8 m; cách đỉnh cột một đoạn y = 2,1-0,8 = 1,3 m.
6900
12,15 kN
6900
12,15 kN
1300
Lực hãm lên cột trái
Lực hãm lên cột phải
Sơ đồ tính khung với lực hãm ngang của cầu trục
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:19
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
vi. Xác định nội lực trong khung ngang, tổ hợp nội lực
1. Sơ đồ tính kết cấu
Sơ đồ tính là hệ khung phẳng, các thanh liên kết với nhau
bằng các nút cứng và chân cột liên kết ngàm với móng:
+ Giả thiết cột có kích thớc nh sau:
H 8000 mm , b 240mm , h 500mm , t w 8 mm , t f 10 mm
+ Xà ngang có kích thớc:
Đầu xà: h 500 mm , b 200 mm , tw 8 mm , t f 10 mm
Đỉnh xà: h 500 mm , b 200 mm , tw 8 mm , t f 10 mm
Giữa xà: h 400 mm , b 200 mm , tw 8mm , t f 10 mm
2. Xác định nội lực khung
+ Sử dụng phần mềm Sap2000 Version 16 ta xác định đợc nội lực các phần tử thanh ứng với các tổ hợp tải.
+ Biểu đồ nội lực tơng ứng với các tổ hợp tải:
3. Tổ hợp nội lực
Từ kết quả tính toán nội lực nh trên ta tiến hành lập bảng
tổ hợp nội lực để tìm ra tổ hợp nội lực bất lợi nhất để tính
toán tiết diện khung. Với cột ta xét 4 tiết diện: đầu cột, vai cột
(2 tiết diện), chân cột. Với xà ngang ta xét 3 tiết diện: đầu
xà, 2/3 xà, đỉnh xà. Tại mỗi tiết diện có các trị số M, N, V.
Ta xét 2 loại tổ hợp
Tổ hợp cơ bản 1: gồm tĩnh tải thờng xuyên và 1 hoạt tải
Tổ hợp cơ bản 2: gồm tải trọng thờng xuyên và nhiều hoạt
tải nhân với hệ số tổ hợp 0,9
Kết quả cụ thể đợc ghi trong bảng tổ hợp.
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:20
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
M
N
v
Nội lực do tĩnh tải
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:21
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
M
N
V
Nội lực do hoạt tảI máI nửa TRáI
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:22
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
M
N
V
Nội lực do hoạt tảI máI nửa PHảI
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:23
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
M
N
V
Nội lực do hoạt tảI chất cả mái
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:24
Trờng đại học kiến trúc hà nội
II
dựng
Đồ án môn học kết cấu thép
khoa xây
GVHD: THS : nguyễn lệ thủy
M
n
v
Nội lực do áp lực đứng của cầu trục lên cột trái
SVTH: nguyễn mạnh sơn - Lớp: tc15x1-vb2
Trang:25
